油气井复合型堵漏水泥浆及其制备方法与流程

本发明涉及石油钻井防漏堵漏领域，特别地，涉及一种油气井复合型堵漏水泥浆和一种油气井复合型堵漏水泥浆的制备方法。

背景技术：

1、油气资源的勘探开发逐渐向地层深处发展，随着井深的增加，地层情况越来越复杂，安全压力窗口越来越窄，钻井过程中遇到的井漏现象也愈发频繁。井漏作为钻井过程中遇到的复杂情况，不仅会对储层造成巨大损害，还会导致钻井液漏失、卡钻、井壁失稳、井壁坍塌甚至是井喷等重大安全事故，严重影响钻井的生产安全及经济效益。

2、传统的刚性堵漏材料，其堵漏效果较差，还容易发生重复性漏失；对于裂缝型漏失地层，刚性堵漏材料由于其本身的不可变形性，其粒径与漏失通道略有差异就不能进入漏失地层，从而堆积在漏失地层表面，形成“封门”效应。而“封门”效应极易被外界流体、钻具活动破坏，不能有效封堵漏失地层，即“只封不堵”。另外，由于传统刚性堵漏材料自身的弹性极其有限，当地层裂缝受到井筒流体压力而缝隙宽度变大时，已经进入地层裂缝的刚性堵漏材料也会因为流体的作用在裂缝中“难以立足”，从而导致堵漏失败。传统的弹性堵漏材料，弹性颗粒的形状不规则，颗粒之间咬合刚度低，摩擦力小，从而使其在裂缝中滞留能力差。随着井深的增加，地层温度越来越高，常用的聚丙烯纤维的耐温性差也限制了其自身的使用范围。

3、例如，于2020年3月24日公开的名称为高强度堵漏浆、公开号为cn110903815a的专利文献记载了一种高强度堵漏浆，由以下成分及其重量份组成：清水100份，膨润土2～8份，纯碱0.2～0.8份，生物聚合物xc0.05～0.5份，聚阴离子纤维素pac-lv0.1～0.8份，羧甲基纤维素钠盐hv-cmc0.1～0.5份，高强度固结型堵漏剂15～30份，堵漏增强剂5～20份，硬质复合增强桥堵剂2～6份，堵漏承压剂2～6份，防漏堵漏填充剂0.5～10份，防漏堵漏加固剂0.1～7份，可压缩高弹性堵漏剂5～15份，碳酸钙5～15份。于2020年4月21日公开的名称为低密度高桥塞堵漏浆、公开号为cn111040748a的专利文献记载了一种低密度高桥塞堵漏浆，由以下成分及其重量份组成：清水100份，膨润土2～8份，纯碱0.2～0.8份，防漏堵漏密度调节剂2～15份，可压缩高弹性堵漏剂2～10份，多功能连接桥堵剂3～15份，防漏堵漏悬浮携带剂2～10份，堵漏承压剂15～30份，堵漏增韧剂3～10份，防漏堵漏提黏剂0.1～5份。这些堵漏浆都是采用刚性堵漏材料来针对深部地层的裂缝进行填堵，虽然堵漏浆强度很高，固壁能力强，堵漏成功率高，但都存在不耐高温的缺点。

4、因此，有必要发明一种可以耐高温、承压能力强并且具有良好堵漏能力的堵漏剂，以满足当前石油钻井工程中的堵漏需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足的至少一项，本发明的目的是提供一种可以耐高温、承压能力强并且具有良好堵漏能力的堵漏剂，以满足当前石油钻井工程中的堵漏需求。

2、为实现上述目的，本发明一方面提供了一种油气井复合型堵漏水泥浆，以重量份计，所述堵漏水泥浆包括以下组分：水泥100份、刚性颗粒材料9～24份、弹性颗粒材料5～10份、纤维材料0.8～3份、微硅粉5～10份、分散剂0.5～1.5份、降滤失剂3.5～5.5份、缓凝剂1～5份、消泡剂0.1～0.3份和水53～65份。

3、可选择地，所述刚性颗粒材料可为可陶粒、石英砂和陶瓷颗粒中的一种或多种，粒径范围可为212～380μm。

4、可选择地，所述弹性颗粒材料可为氢化丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶和硅橡胶中的一种或几种。

5、可选择地，所述弹性颗粒材料的形状可以为四面体或者三棱柱体，四面体外接球半径范围为0.5～2mm，三棱柱体的端面三角形外接圆半径范围为1～2mm，棱长范围为1.5～3mm。

6、可选择地，所述纤维材料可为聚丙烯纤维和玄武岩纤维按照预定质量比混合形成的混合物。

7、可选择地，所述预定质量比可为1:5～4:5；所述聚丙烯纤维的长度可为3～6mm，直径可为1～26μm；所述玄武岩纤维的长度可为3～6mm，直径可为5～16μm。

8、可选择地，所述分散剂可为聚苯乙烯磺酸盐或甲醛丙酮缩合物。

9、可选择地，所述降滤失剂可为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸类共聚物。

10、可选择地，所述缓凝剂可为有机磷酸盐和amps类聚合物油井水泥缓凝剂中的一种。

11、可选择地，所述消泡剂可为有机硅氧烷或聚氧丙烯聚醚改性硅。

12、可选择地，所述微硅粉的粒径范围可为0.1～0.5μm。

13、本发明另一方面提供了一种油气井复合型堵漏水泥浆的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：称取按重量份计5～10份的微硅粉、9～24份的刚性颗粒材料、5～10份的弹性颗粒材料、0.8～3份的纤维材料、0.5～1.5份的分散剂和100份的水泥，干混均匀，获得固体混合物；将3.5～5.5份的降滤失剂、1～5份的缓凝剂和0.1～0.3份的消泡剂加入53～65份的水中混合均匀，获得液体混合物；将固体混合物加入到液体混合物中，混合均匀后，制备获得堵漏水泥浆。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

15、(1)本发明通过将刚性颗粒材料、弹性颗粒材料和纤维材料进行组合使用，提高了堵漏水泥浆的封堵能力，增强了堵漏效果；

16、(2)本发明采用的纤维材料(例如，聚丙烯纤维和玄武岩纤维的混合物)能够在高温环境下提高堵漏水泥浆的稳定性、抗裂化性、抗疲劳性和耐久性；

17、(3)本发明的堵漏水泥浆配制工艺简单，操作简便，有利于工业化生产；

18、(4)本发明制备的堵漏水泥浆水泥石具有低弹性模量和高弹性恢复率，有效改善了水泥石的封堵性能和滞留能力，大幅提高了堵漏成功率；

19、(5)本发明的堵漏水泥浆具有良好的耐高温性能，在150℃的条件下仍然能够有效封堵缝宽3mm及以下的裂缝，能够适应井下复杂的工况，可有效治理井漏；

20、(6)本发明提供的堵漏水泥浆具有良好的堵漏能力，其承压能力达到7.0mpa。

技术特征：

1.一种油气井复合型堵漏水泥浆，其特征在于，以重量份计，所述堵漏水泥浆包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的油气井复合型堵漏水泥浆，其特征在于，所述刚性颗粒材料为陶粒、石英砂和陶瓷颗粒中的一种或多种，粒径范围为212～380μm。

3.根据权利要求1所述的油气井复合型堵漏水泥浆，其特征在于，所述弹性颗粒材料为氢化丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶和硅橡胶中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的油气井复合型堵漏水泥浆，其特征在于，所述弹性颗粒材料的形状为四面体或者三棱柱体，四面体外接球半径范围为0.5～2mm，三棱柱体的端面三角形外接圆半径范围为1～2mm，棱长范围为1.5～3mm。

5.根据权利要求1所述的油气井复合型堵漏水泥浆，其特征在于，所述纤维材料为聚丙烯纤维和玄武岩纤维按照预定质量比混合形成的混合物。

6.根据权利要求5所述的油气井复合型堵漏水泥浆，其特征在于，所述预定质量比为1:5～4:5；所述聚丙烯纤维的长度为3～6mm，直径为18～26μm；所述玄武岩纤维的长度为3～6mm，直径为5～16μm。

7.根据权利要求1所述的油气井复合型堵漏水泥浆，其特征在于，所述分散剂为聚苯乙烯磺酸盐或甲醛丙酮缩合物。

8.根据权利要求1所述的油气井复合型堵漏水泥浆，其特征在于，所述降滤失剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸类共聚物。

9.根据权利要求1所述的油气井复合型堵漏水泥浆，其特征在于，所述缓凝剂为有机磷酸盐和amps类聚合物油井水泥缓凝剂中的一种。

10.根据权利要求1所述的油气井复合型堵漏水泥浆，其特征在于，所述消泡剂为有机硅氧烷或聚氧丙烯聚醚改性硅。

11.根据权利要求1所述的油气井复合型堵漏水泥浆，其特征在于，所述微硅粉的粒径范围为0.1～0.5μm。

12.一种油气井复合型堵漏水泥浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：称取按重量份计5～10份的微硅粉、9～24份的刚性颗粒材料、5～10份的弹性颗粒材料、0.8～3份的纤维材料、0.5～1.5份的分散剂和100份的水泥，干混均匀，获得固体混合物；

技术总结
本发明提供了一种油气井复合型堵漏水泥浆及其制备方法，以重量份计，所述堵漏水泥浆包括以下组分：水泥100份、刚性颗粒材料9～24份、弹性颗粒材料5～10份、纤维材料0.8～3份、微硅粉5～10份、分散剂0.5～1.5份、降滤失剂3.5～5.5份、缓凝剂1～5份、消泡剂0.1～0.3份和水53～65份；所述制备方法包括以下步骤：称取微硅粉、刚性颗粒材料、弹性颗粒材料、纤维材料、分散剂和水泥，干混均匀；将降滤失剂、缓凝剂和消泡剂加入水中混合均匀；将固体混合物加入到液体混合物中，混合均匀，获得堵漏水泥浆。本发明的堵漏水泥浆可大幅提高堵漏成功率；承压能力强，耐高温，能够适应复杂的工况，可有效治理井漏。

技术研发人员：严海兵,马骉,张成金,尧艳,赵启阳,宾国成
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15